Uygulama, hastanın başına hastalıklı beyin dokusunun yerinin tam olarak tespitini sağlayan ve tedavi sırasında başı hareketsiz kılarak tedavinin doğru olarak uygulanmasını sağlayan stereotaktik bir pencere yerleştirilmesiyle başlar. Söz konusu pencere üzerinde koordinat çizgileri ve işaretler olan metalden yapılma bir malzemedir. hastaya lokal anestezi altında 5-10 dakika içerisinde yerleştirilir. Çerçevenin yerleştirilmesi sonrasında görüntüleme yöntemleri kullanılarak( bilgisayarlı tomoğrafi, mağnetik rezonans görüntüleme, serebral anjiografi gibi) hastalıklı dokunun yeri belirlenip, bilgisayar ortamında gerekli planlama yapılarak hasta gamma knife cihazının içerisine sabit bir pozisyonda mümkün olduğunca rahat bir şekilde yatırılır. tedavi süresi, tedavi uygulanacak dokunun yeri ve büyüklüğü ve türüne bağlı olarak değişebilir. Her bir ışın gerekli sürede doğru yere verildikten sonra hasta makinadan çıkartılır, çerçevesi alınır ve serviste izleme alınır.